Tot el xassís del cotxe de Divergent3D està imprès en 3D. Va fer el seu debut públic a l'estand de SLM Solutions a Formnext 2018 a Frankfurt, Alemanya, del 13 al 16 de novembre.
Si teniu coneixements pràctics de fabricació additiva (AM), probablement coneixeu els broquets d'impressió 3D per a la plataforma de motors de reacció Leap de GE. La premsa econòmica ha estat cobrint aquesta història des del 2012, ja que va ser el primer cas ben publicitat de fabricació additiva en acció en un entorn de producció del món real.
Les broquetes de combustible d'una sola peça substitueixen el que abans era un conjunt de 20 peces. També havia de tenir un disseny robust perquè estava exposat a temperatures de fins a 2.400 graus Fahrenheit dins del motor a reacció. La peça va rebre la certificació de vol el 2016.
Avui, GE Aviation té previst tenir més de 16.000 compromisos per als seus motors Leap. A causa de la forta demanda, l'empresa va informar que va imprimir la seva 30.000a boquilla de combustible impresa en 3D a la tardor del 2018. GE Aviation fabrica aquestes peces a Auburn, Alabama, on opera més de 40 impressores 3D de metall per a la producció de peces. GE Aviation informa que cada motor Leap té 19 boquilles de combustible impreses en 3D.
Els responsables de GE poden estar cansats de parlar de broquets de combustible, però això va aplanar el camí per a l'èxit de la fabricació additiva de l'empresa. De fet, totes les reunions de disseny de motors nous comencen amb una discussió sobre com incorporar la fabricació additiva als esforços de desenvolupament de productes. Per exemple, el nou motor GE 9X que actualment està en procés de certificació té 28 broquets de combustible i un mesclador de combustió imprès en 3D. En un altre exemple, GE Aviation està redissenyant un motor turbohèlix, que ha estat gairebé el mateix disseny durant uns 50 anys, i tindrà 12 peces impreses en 3D que ajudaran a reduir el pes del motor en un 5%.
«El que hem estat fent durant els darrers anys és aprendre a fabricar peces fabricades de manera additiva realment grans», va dir Eric Gatlin, cap de l'equip de fabricació additiva de GE Aviation, parlant davant del públic reunit a l'estand de la companyia a Formnext 2018 a Frankfurt, Alemanya, a principis de novembre.
Gatlin va continuar qualificant l'adopció de la fabricació additiva com un "canvi de paradigma" per a GE Aviation. Tanmateix, la seva empresa no està sola. Els expositors de Formnext van assenyalar que hi havia més fabricants (OEM i Tier 1) a la fira d'aquest any que mai. (Els funcionaris de la fira van informar que 26.919 persones van assistir a l'esdeveniment, un augment del 25% respecte a la Formnext del 2017.) Mentre que els fabricants aeroespacials han liderat l'impuls per fer realitat la fabricació additiva a la planta de producció, les empreses d'automoció i transport s'estan considerant la tecnologia d'una manera nova. D'una manera molt més seriosa.
En una roda de premsa de Formnext, el vicepresident sènior d'Ultimaker, Paul Heiden, va compartir detalls de com Ford va utilitzar les impressores 3D de la companyia a la seva planta de Colònia, Alemanya, per crear eines de producció per al Ford Focus. Va dir que l'empresa va estalviar uns 1.000 euros per eina d'impressió en comparació amb la compra de la mateixa eina a un proveïdor extern.
Si els enginyers de fabricació necessiten eines, poden carregar el disseny en un programari de modelatge CAD 3D, polir el disseny, enviar-lo a una impressora i imprimir-lo en qüestió d'hores. Els avenços en el programari, com ara la incorporació de més tipus de materials, han ajudat a facilitar les eines de disseny, de manera que fins i tot els "no formats" poden treballar amb el programari, va dir Heiden.
Amb Ford capaç de demostrar la utilitat de les eines i els accessoris impresos en 3D, Heiden va dir que el següent pas per a l'empresa és abordar el problema de l'inventari de peces de recanvi. En lloc d'emmagatzemar centenars de peces, s'utilitzaran impressores 3D per imprimir-les a mesura que es demanin. A partir d'aquí, s'espera que Ford vegi quin tipus d'impacte pot tenir la tecnologia en la producció de peces.
Altres empreses automobilístiques ja estan incorporant eines d'impressió 3D de maneres imaginatives. Ultimaker proporciona exemples d'eines que Volkswagen utilitza a la seva planta de Palmela, Portugal:
Produïda en una impressora 3D Ultimaker, l'eina s'utilitza per guiar la col·locació dels cargols durant la col·locació de les rodes a la planta de muntatge de Volkswagen a Portugal.
Quan es tracta de redefinir la fabricació d'automòbils, altres pensen en molt més gran. Kevin Czinger de Divergent3D és un d'ells.
Czinger vol repensar la manera com es construeixen els cotxes. Vol crear un nou enfocament utilitzant el modelatge informàtic avançat i la fabricació additiva per crear xassís que siguin més lleugers que els xassís tradicionals, que continguin menys peces, que ofereixin un rendiment més alt i que siguin menys costosos de produir. Divergent3D va presentar els seus xassís impresos en 3D a l'estand de SLM Solutions Group AG a Formnext.
El xassís imprès a la màquina SLM 500 consta de nodes autofixants que encaixen entre si després de la impressió. Els responsables de Divergent3D diuen que aquest enfocament del disseny i muntatge del xassís podria estalviar 250 milions de dòlars en eliminar els costos d'utillatge i reduir les peces en un 75%.
L'empresa espera vendre aquest tipus d'unitat de fabricació a fabricants d'automòbils en el futur. Divergent3D i SLM han format una estreta associació estratègica per aconseguir aquest objectiu.
Senior Flexonics no és una empresa gaire coneguda pel públic, però és un proveïdor important de components per a empreses de les indústries de l'automoció, el dièsel, la medicina, el petroli i el gas, i la generació d'energia. Representants de l'empresa es van reunir amb GKN Powder Metallurgy l'any passat per parlar de les possibilitats de la impressió 3D, i tots dos van compartir les seves històries d'èxit a Formnext 2018.
Els components redissenyats per aprofitar la fabricació additiva són les vàlvules d'admissió i escapament per a refrigeradors de recirculació de gasos d'escapament per a aplicacions de camions comercials, tant en carretera com fora de carretera. Advanced Flexonics està interessada a veure si hi ha maneres més eficients de crear prototips que puguin suportar proves reals i possiblement la producció en massa. Amb anys de coneixement en la producció de peces per a aplicacions automotrius i industrials, GKN té un coneixement profund de la porositat funcional de les peces metàl·liques.
Això últim és important perquè molts enginyers creuen que les peces per a certes aplicacions de vehicles industrials requereixen una densitat del 99%. En moltes d'aquestes aplicacions, aquest no és el cas, segons el CEO d'EOS, Adrian Keppler, cosa que el proveïdor i soci de tecnologia de màquines confirma.
Després de desenvolupar i provar peces fetes amb el material EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics va descobrir que les peces fabricades additivament complien els seus objectius de rendiment i es podien fabricar més ràpidament que les peces foses. Per exemple, el portal es pot imprimir en 3D en un 70% del temps en comparació amb el procés de fosa. A la roda de premsa, totes les parts implicades en el projecte van reconèixer que això té un gran potencial per a la producció en sèrie futura.
«Cal repensar com es fabriquen les peces», va dir Kepler. «Cal veure la fabricació de manera diferent. No es tracta de peces de fosa ni de forja».
Per a molts en la indústria de la fabricació aditiva, el sant greal és veure com la tecnologia s'adopta de manera generalitzada en entorns de fabricació d'alt volum. Als ulls de molts, això representaria una acceptació completa.
La tecnologia AM s'utilitza per produir aquestes vàlvules d'entrada i sortida per a refrigeradors de recirculació de gasos d'escapament per a aplicacions de camions comercials. El fabricant d'aquestes peces prototip, Senior Flexonics, està investigant altres usos de la impressió 3D dins de la seva empresa.
Amb això en ment, els desenvolupadors de materials, programari i màquines estan treballant de valent per oferir productes que ho permetin. Els fabricants de materials busquen crear pols i plàstics que puguin complir les expectatives de rendiment de manera repetible. Els desenvolupadors de programari intenten ampliar les seves bases de dades de materials per fer que les simulacions siguin més realistes. Els constructors de màquines estan dissenyant cel·les que funcionen més ràpidament i tenen rangs de producció més amplis per allotjar més peces alhora. Encara queda feina per fer, però hi ha molta il·lusió sobre el futur de la fabricació additiva en la fabricació del món real.
«Porto 20 anys en aquesta indústria i, durant aquest temps, no parava de sentir: "Estem a punt d'aconseguir aquesta tecnologia en un entorn de producció". Així que vam esperar i esperar», va dir el director del Centre de Competències de Fabricació Additiva d'UL. Paul Bates, gerent i president del Grup d'Usuaris de Fabricació Additiva, va dir: «Però crec que finalment estem arribant al punt en què tot convergeix i està passant».
Dan Davis és editor en cap de The FABRICATOR, la revista de fabricació i conformació de metalls de major tirada del sector, i de les seves publicacions germanes, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal i The Welder. Treballa en aquestes publicacions des de l'abril del 2002.
L'Informe Additiu se centra en l'ús de tecnologies de fabricació additiva en la fabricació al món real. Avui dia, els fabricants utilitzen la impressió 3D per fabricar eines i accessoris, i alguns fins i tot utilitzen la fabricació additiva per a treballs de producció d'alt volum. Les seves històries es presentaran aquí.